Добавил:
ivanov666
Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз:
Предмет:
Файл:Развитие методов этапного овладения перевозками на двухпутных линиях при обращении длинносоставных грузовых поездов. Монография
.pdf
41
Обслуживание поезда начинается с проверки выбранного маршрута.
В момент поступления заявки линия обслуживания (или элемент) может нахо-
диться в одном из двух состояний: или свободна, или занята. Каждая посту-
пившая заявка занимает, согласно принятой технологии и очередности (с учетом или без учета старшинства), только свободные элементы.
Можно принять, что для элемента α начальная координата равна х,
а текущая (х, х + t). Тогда для каждого следующего элемента текущая координата последовательно будет принимать значения (х, х + t, х + t + t1),
(х, х + t, х + t + t1, х + t + t1 + t2), …, то есть после каждого шага проверки она
увеличивается на дополнительное время занятия рассматриваемого элемента.
Если после проверки окажется, что все элементы свободны, маршрут занимается. Начальная координата увеличивается на длину интервала между после-
довательными элементами поступления заявок — формируется координата
ввода следующей заявки.
Однако случай, когда все элементы свободны, является самым про-
стым. В действительности очень часто из-за занятости одного или несколь-
ких элементов системы заявка или вообще не может быть принята на обслуживание, или принимается, но после задержки на базисном элементе (ω).
В случае занятости входного элемента координата ввода заявки в систему
(начальная координата) сдвигается вправо на величину, равную разнице
между текущей координатой и начальной. Дальнейшее обслуживание заяв-
ки производится исходя из новой координаты ввода. В том случае, когда занят не базисный элемент, а один из промежуточных (β, γ, …), заявка принимается на обслуживание с задержкой на предыдущем базисном элементе.
Величина задержки равна разнице между текущей координатой рассматри-
ваемого элемента и координатой поступления заявки на обслуживание ба-
зисным элементом.
При наличии в маршруте базисного элемента весь маршрут можно раз-
бить как бы на две части. В одной части ω — промежуточный элемент по выходу, и в случае его занятости задержка переносится на предыдущий базисный
элемент, которым может быть и входной элемент. В другой ω — базисный
элемент по входу. В этом случае он выполняет ту же роль, что и базисный
элемент α для всех промежуточных элементов, вошедших в относящуюся к
нему часть маршрута. Координата ввода по ω совпадает с текущей координа-
той предыдущего элемента. Однако из-за занятости промежуточных элемен-
тов может возникнуть задержка на базисном элементе ω. В этом случае заявка
принимается на обслуживание с задержкой на входном базисном элементе α.
42
Величина задержки равна разнице текущей координаты занятого элемента и
координаты ввода по α.
В случае отсутствия задержек по базисному элементу и занятости после-
дующих промежуточных элементов заявка обслуживается с задержкой по ба-
зисному элементу ω. При этом координата ввода по ω, равная текущей коорди-
нате предыдущего элемента, увеличивается на величину задержки.
Каждый раз, как только возникает задержка, выполняется повторная проверка, так как время занятости промежуточных и базисных элементов может не
совпадать.
Независимо от характера движения (одностороннее или двустороннее),
интервал между поездами по входу может быть принят равным нулю, если
входящий в систему поток структурно детерминирован, то есть задан жесткими минимальными интервалами и пропорциями поездов разных категорий.
Но для этого требуется расширить границы системы и включить в рассмотрение прилегающие к станции перегоны, что в некоторых случаях оказывает-
ся значительно удобнее и проще (рис. 2.5, 2.6, 2.7). Последовательность опе-
раций по обработке поезда и их продолжительность в этом случае полностью
определяются исходной информацией по группам однородных технологиче-
ских цепей.
(1)
e
t
s
(1)
Вход
Точка входа
Перегон
Станция
t
e
α
Рис. 2.5. Интервал приема поездов по входу с односторонним движением:
t
(1)
e
— интервал между поездами,
определяемый условиями движения на подходе;
t
e
α
— продолжительность занятия элементов станции поездом по приему;
t
s
(1)
— интервал поступления поездов к точке входа элемента станции
43
а) б)
Точка входа
Вход
Перегон
Станция t
(1)
s min
t
(1)
е min
t
e
α min
t
(1)
е max
t
(1)
s max
t
e
α max
Вход
Перегон
Станция
Рис. 2.6. Интервал между поездами по входу с двухсторонним движением:
а — минимальный интервал, определяемый наиболее «быстрым» поездом
(например, пассажирским); б — максимальный интервал, определяемый
наиболее «медленным» (например, грузовым);
t
(1)
s min
— минимальный интервал поступления поездов к точке входа;
t
(1)
s max
— максимальный интервал поступления поездов к точке входа
t
(2)
e
t
f
ts t
e
в
t
e
α
Перегон
Станция
Рис. 2.7. Интервалы по входу с односторонним движением:
t
(2)
e
— продолжительность занятия перегона прибывающим поездом;
tf — интервал попутного следования;
t
e
в
— «чистая» продолжительность занятия перегона поездом
Взаимодействие с прилегающими участками по выходам при моделировании обеспечивается заданием порядка занятия выходных элементов
системы.
Если выход рассчитан на одностороннее движение, например, на двухпутных линиях, то продолжительность занятия выходного элемента (ближай-
шего перегона или блок-участка) должна быть задана суммой:
44
( )
aa
s
1
a
ttt
+=
, (2.6)
где: t
a
s
— продолжительность занятия поездом ближайшего за выходным сиг-
налом перегона или блок-участка;
t
α
a
— продолжительность занятия элементов станции поездом по отправ-
лении (рис. 2.8).
Выход
Перегон
Станция
Точка выхода
t
(1)
a
t
a
s
t
a
α
Рис. 2.8. Продолжительность занятия выходного элемента
при одностороннем движении
В качестве результатов расчета прежде всего определяются следующие
количественные и качественные характеристики по каждому элементу:
− номер элемента или его наименование;
− общее количество занятий элемента;
− общая сумма задержек по элементу из-за его занятости;
− общее время занятия элемента за расчетный период;
− степень загрузки элемента за расчетный период в процентах.
При проектировании транспортного комплекса кроме пропускной способности должно определяться качество его функционирования, выражающееся в скорости обслуживания транспортных потоков, что связано с определением задержек подвижного состава.
Теорией массового обслуживания для подсчета задержек подвижного состава предложены аналитические зависимости, с помощью которых в простейших случаях могут быть получены удовлетворительные результаты. Такие слу-
чаи на практике, однако, встречаются крайне редко, и это делает моделирова-
ние более общим и надежным способом решения данной задачи. При этом следует иметь в виду, что в большинстве случаев проектировщику приходится
иметь дело с открытыми системами, в которых циклы обслуживания не замкну-
45
ты и время поступления заявок, когда оно фиксировано графиком, нельзя рас-
сматривать как момент фактического прибытия.
Найденные задержки распространяются не только на рассматриваемую
систему, но и на подходы, станции участка, перегоны и т.п.
Поскольку показатель задержек используется для установления лимитирующих элементов системы и последовательности их перехода в нелимитиру-
ющие, моделирующий алгоритм предусматривает распределение общей суммы
задержек таким образом, что выявляются элементы, на которых и из-за которых
возникают задержки.
Рассматривая горловину станции как систему взаимодействующих маршрутов, необходимо учитывать все виды передвижений по всем элементам. Ис-
ходные данные в этом случае целесообразно представить в матричной форме:
x11 t11 x12 t12 x13 t13 … x1j t1j … x1n t1n M
1, 2, 3,
….
n N1
;
x21 t21 x22 t22 x23 t23 … x2j t2j … x2n t2n M
1, 2, 3,
….
n N2
;
xi1 ti1 xi2 ti2 xi3 ti3 … xij tij … xin tin M
1, 2, 3,
….
n N3
; (2.7)
xm1tm1 xm2 tm2 xm3 t
m3
… xmj t
mj
… xmn tmn M
1, 2, 3,
….
n Nm
,
где: i = 1, 2, 3, …, m — все основные маршруты, проходящие через рассматриваемую горловину;
j = 1, 2, 3, …, n — все элементы, входящие с состав горловины;
xij — число (0 или 1), указывающее, включает ли рассматриваемый марш-
рут любой из элементов системы М
1, 2, 3, …, n
;
tij — продолжительность занятия элемента в каждом из рассматриваемых
маршрутов;
Ni — количество передвижений по данному маршруту.
Строки матрицы, соответствующие маршрутам поездных и маневровых
передвижений, формируются по следующим правилам:
а) строки отличаются разным составом участвующих в работе элементов
(по количеству, порядку расположения и продолжительности занятия);
б) передвижение записывается отдельной строкой, если оно отличается от
другого не составом элементов, а лишь очередностью их использования;
в) передвижения с участием одних и тех же элементов в одной и той же
последовательности записываются отдельной строкой, если продолжительность
их занятия неодинакова. Число столбцов матрицы определяется количеством
элементов, входящих в состав горловины.
46
При секционном размыкании маршрута элементы tij определяются следующими рекуррентными уравнениями:
t
11
= t
10
+ Δ t11, t
21
= t
20
+ Δ t21, …, t
i1
+ Δ ti0, …, t
m1
= t
m0
+ Δ tm1;
t
12
= t
11
+ Δ t12, t
22
= t
21
+ Δ t22, …, t
i2
+ Δ ti1, …, t
m2
= t
m1
+ Δ tm2; (2.8)
t
1j
= t
1 (j–1)
+ Δ t1j, t
2j
= t
2 (j–1)
+ Δ t2j, …, tij = t
i (j–1)
+ Δ tij, …, t
mj
= t
m (j–1)
+ Δ tmj;
t
1n
= t
1 (n –1)
+ Δt1n, t
2n
= t
2 (n –1)
+ Δt2n, …, tin = t
i (n –1)
+ Δtin, …, t
mn
= t
m (n –1)
+ Δtmn,
где: tij — продолжительность заблаговременного занятия любого элемента
данного маршрута;
Δtij — продолжительность непосредственного занятия элемента.
Приведенная матричная форма представления исходных данных удобна
для получения последующей информации при решении задачи методом моде-
лирования на ЭВМ.
Улучшение использования путевого развития достигается рассмотрением
совокупности взаимодействующих станций, перегонов и участков в масштабах
дороги и отдельных ее полигонов, то есть анализом условий работы крупных
подразделений сети. Необходимые эксплуатационные резервы путевого разви-
тия целесообразно размещать на крупных узловых станциях, где содержание
инфраструктуры обходится дешевле.
2.3. ОПИСАНИЕ ТЕХНОЛОГИИ РАБОТЫ МОДЕЛИ УЧАСТКА
При моделировании технологического процесса работы любого объекта
транспортной системы он расчленяется на простейшие операции, представля-
ющие собой относительно законченную часть процесса, которую далее делить
без потери смысла нельзя. Процедура выполнения операций, различающихся по
характеру выполняемой работы и набору технических средств, заключалась в
следующем: проверялись условия включения в оперативную очередь на обслу-
живание, определялось место операции в оперативной очереди в зависимости
от степени срочности и времени ее поступления, обеспечивалось включение в
оперативную очередь, обеспечивалось выполнение операции. Общая схема исследования представлена на рис. 2.9.
47
Начало
i = 1, …, n
i
Расшифровка результатов
и выдача оптимального варианта
или близких к нему
Конец
1 3 8
9
Определение параметров входного
потока, длины поездов и т. д.
2
Формирование альтернатив
реконструкции путевого развития,
предварительный отбор лучших
вариантов на основе компромисса
7
Моделирование работы участка для
всего множества альтернатив
реконструкции путевого развития,
фиксация показателей работы модели:
4
5
Определение оптимальной этапности
реконструкции на основе ранее
определенных показателей с
использованием динамического
6
Рис. 2.9. Общая схема исследования
48
Все операции были взаимоувязаны в виде логической последовательно-
сти их выполнения в соответствии с технологией отправления и пропуска поез-
дов по участку. Эта логическая последовательность имеет вид таблицы взаимосвязи операций. В ней указываются также условия, при которых после одной
категории выполняется другая. Условия задаются путем проверки текущей ем-
кости соответствующих бункерных элементов.
То есть если обслужена заявка с данным номером операции (категории
заявок) и выполняется условие наличия определенных емкостей для соответствующих бункерных элементов, то на обслуживание поступает заявка с дан-
ным номером операции, величиной приоритета (степенью срочности), номером
входа и относительным временем поступления, которое определяется через
значение опережения (запаздывания), задаваемое в строке.
Моменты отправления поездов определяются поступлением заявки на от-
правление при наличии свободного блок-участка на перегоне. При отправке
грузового поезда блок-участок считается определенный интервал времени заня-
тым, поэтому производятся снятие емкости с бункерного элемента, обозначающего пропускную способность перегона, и занесение ее на соответствующий
бункерный элемент, обозначающий время хода по перегону.
На станции выбираются составы, для которых необходимо выполнить
операции по отправлению, но предпочтение отдается пассажирским поездам и
первоочередным грузовым поездам.
Продолжительность интервала отправления в модели находится в зави-
симости от длины поезда и его массы. При моделировании операции фиксируется занятие блок-участка на перегоне.
Продолжительность выполняемых технологических операций принимается
на основе статистически установленного закона распределения их параметров.
Для изучения процессов взаимодействия горловины станции и смежных
элементов, а также структурных элементов самой горловины и их влияния на
пропускную способность станции необходимо выбрать наиболее важные
транспортные потоки. Это вызвано тем, что потоки призваны отображать тех-
нологические связи между станциями. Исходя из цели исследований и существующих характеристик вагонопотоков, к существенным для модели отнесены
следующие:
− длинносоставные грузовые поезда;
− грузовые составы нормальной длины;
− длинносоставные поезда из порожних вагонов;
− пассажирские поезда.
49
Выделение этих вагонопотоков в качестве существенных обосновывается
тем, что они являются наиболее крупными и преимущественно влияют на про-
пускную способность элементов железнодорожной линии.
Неравномерность работы участка железнодорожной линии по переработ-
ке вагонопотоков описываются биномиальным и показательным законами рас-
пределения. Для реализации в модели было отобрано несколько комбинаций
значений каждого потока.
Для отображения неравномерности вагонопотоков и колебания времени
различных операций технологических процессов в модели используются «слу-
чайные числа». Путем задания минимальных и максимальных возможных зна-
чений случайной величины моделируются «усеченные» законы распределения.
В результате получается случайное число, определяющее в зависимости от
конкретной задачи время занятия элемента, момент поступления заявки на обслуживание, величину емкости.
Управление потоками заключается в ускорении более важных потоков за
счет замедления менее значимых в данной конкретной ситуации. Степень орга-
низованности потока определяется величиной предельно допустимой задержки.
При t
пред
доп
= 0 считается, что поток пропускается через участок при достигну-
том уровне управления.
При t
пред
доп
> 0 заявка, в соответствии со степенью срочности и временем
ее поступления, ставится в оперативную очередь на обслуживание. В работе
время варьировалось t
пред
доп
= 0–60 мин.
Имитационная модель ориентирована на отражение степени управленче-
ских взаимодействий, поэтому ожидание заявок в очереди ограничено опреде-
ленным разумным пределом (по отношению к участку).
Длинносоставные грузовые поезда могут останавливаться на промежу-
точных станциях не только под обгон пассажирскими поездами, но и по тех-
ническим неисправностям подвижного состава. В частности, перед всеми
промежуточными станциями для выявления неисправностей подвижного со-
става установлены АРМ ЛПК (автоматизированные рабочие места линейных
постов контроля) как с четного направления, так и с нечетного. Вся информация с этих постов поступает в АРМ ЦПК (АРМ центрального поста контроля), который находится в Управлении железной дороги. Все данные пере-
даются и обрабатываются Автоматизированной системой контроля подвиж-
ного состава (АСК ПС). Эта система направлена на выявление повышенных
температур в роликовых буксах и тормозах. В системе предусмотрены две
ступени контроля: тревога-1 и тревога-2. При срабатывании тревоги-1 необ-
50
ходимо подтверждение на следующей станции, и если она подтверждается,
то поезд останавливается, производится осмотр представителем Дирекции
вагонного хозяйства и при необходимости неисправность устраняется или
отцепляется неисправный вагон. Если срабатывает тревога-2, поезд немедленно останавливается.
Учитывая вышесказанное, необходимо установить вероятность задержки
грузового поезда на промежуточных станциях по неисправности подвижного
состава, будет ли это влиять на пропускную способность отдельного перегона и
всего участка в целом. Согласно [44], доля суточного бюджетного времени, которая используется для пропуска поездов при наличии отказов в работе посто-
янных устройств, учитывается нормативным коэффициентом надежности α
н.
С учетом отказов подвижного состава коэффициент надежности при расчете
пропускной способности участков по перегонам принимается для двухпутного
участка, оборудованного автоблокировкой при электрической тяге 0,95. Если
вероятность задержек грузовых поездов на промежуточных станциях по неис-
правности подвижного состава повлияет на величину этого коэффициента, то в
процессе моделирования работы участка необходимо это учесть.
Вероятность определяется как отношение числа неблагоприятных ис-
ходов (в нашем случае это количество остановок и отцепок) за определенный
период времени (в нашем случае за год) к общему числу исходов (в нашем
случае это общее количество поездов, проходящих через станцию) за этот же
период, то есть:
год
.отц
N
К
В =
, (2.9)
где: К
отц.
— количество остановок и отцепок за год;
N
год
— количество пар поездов, проходящих через станцию или участок
за год.
Годовое количество поездов, которое проходит по участку, принимается
по исполненным графикам движения поездов. По участку Боготол — Мариинск
в год проходит 16 425 пар грузовых поездов.
Согласно полученным данным, на рассматриваемом участке Боготол —
Мариинск Красноярской железной дороги за год было отцеплено 100 вагонов.
На промежуточных станциях было остановлено 8 поездов и отцеплено 8 ваго-
Соседние файлы в предмете [НЕСОРТИРОВАННОЕ]